5G微基站射頻芯片是應(yīng)用于5G微基站的核心部件，主要用于解決室內(nèi)場景的容量和覆蓋問題。中國首個自主研發(fā)的5G微基站射頻芯片YD9601由南京宇都通訊科技有限公司于2020年流片成功，覆蓋700MHz廣電頻段及3.3-3.4GHz共享室內(nèi)頻段，支持5G時代室內(nèi)共享微基站需求。該芯片發(fā)射功率優(yōu)于國際同類產(chǎn)品，技術(shù)參數(shù)達到設(shè)計預(yù)期，并基于有線射頻寬帶HiNOC2.0芯片技術(shù)積累開發(fā)。南京經(jīng)開區(qū)通過融資支持推動其量產(chǎn)計劃，2021年投入商用。

基帶電路的可編程已不是太大問題，但實現(xiàn)一個多頻帶多制式的射頻前端卻仍面臨很大挑戰(zhàn)。直到最近，人們還認為解決這個問題的方法是使用一排射頻 MEMS開關(guān)，在幾種不同的射頻前端之間進行切換。隨著一些公司開發(fā)可編程的多頻帶多標準的射頻收發(fā)器IC，人們的觀點正在改變。另一方面，射頻MEMS仍然受到可靠性問題的困擾，而可編程射頻硅解決方案正在為OEM廠商和系統(tǒng)設(shè)計師們提供真正的好處，尤其體現(xiàn)在家庭基站這類應(yīng)用中。

家庭基站的未來取決于一系列關(guān)鍵挑戰(zhàn)的解決程度，這些挑戰(zhàn)例如功能性和成本等。還有像定時/同步，無線干擾以及從傳統(tǒng)的宏蜂窩基站單元到家庭基站的切換等問題，都將影響家庭基站射頻部分的設(shè)計和實現(xiàn)。多頻段和多標準為本來就較長的供應(yīng)鏈進一步增加了復(fù)雜性。

上述挑戰(zhàn)在為家庭基站增添更多功能的時候?qū)霈F(xiàn)，如為了接收像位置和定時這類信息時，向家庭基站添加的對附近的宏蜂窩基站單元的廣播信道進行偵聽的偵聽模式。這些廣播信道采用的可能是任意一種通用調(diào)制方案，不一定與家庭基站收發(fā)器所用的調(diào)制方式一致。為了將成本降至最低，并將家庭基站中的元器件數(shù)量降到最少，如果能夠?qū)⒅魇瞻l(fā)器的無線資源借過來實現(xiàn)偵聽功能是最好不過的了。為了確保收發(fā)器不僅能夠工作在一系列不同的頻段上，而且還要能夠處理不同的調(diào)制制式，同時為了滿足進取的價格點還不能增加過多的輔助電路，這就需要一系列的設(shè)計考慮。

倘若可編程收發(fā)器具備足夠的頻率捷變能力，就無需隨著標準和地域的不同而要求與之對應(yīng)的專用收發(fā)器芯片。這種芯片能夠被迅速和簡便地重新編程，來適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)配置、帶寬、數(shù)據(jù)傳輸率以及制式。

本文所提出的概念基于的是一個完全可配置的接收機，該接收機可以適用于主要的一些調(diào)制制式，并具有多路寬帶低噪聲放大器(LAN)輸入，允許直接連接到多達3個接收頻段的濾波器上，能夠?qū)崿F(xiàn)到偵聽模式的無縫轉(zhuǎn)換，而無需增添額外的接收機鏈路。該設(shè)計還允許下行鏈路在接收機獨立工作的同時繼續(xù)其自身廣播信道的發(fā)射。

家庭基站具有獨特的特性，它們是安裝在終端用戶家庭中的、必須能夠與現(xiàn)有無線基礎(chǔ)設(shè)施無縫連接的無線基礎(chǔ)設(shè)備。一旦通電后，家庭基站必須能夠根據(jù)其周邊的宏蜂窩環(huán)境進行自配置。因此，它必須能夠偵聽其自己的宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)以及可能出現(xiàn)的其他頻率以及調(diào)制制式。

該網(wǎng)絡(luò)偵聽模式要求家庭基站采用基于現(xiàn)有的單頻和標準收發(fā)器方案的多路接收機通道/IC。隨著沒有器件可以利用的新頻段的發(fā)布，使得問題變得更加復(fù)雜。

射頻前端模塊位于無線通訊系統(tǒng)中基帶芯片的前端，是無線電系統(tǒng)的接收機和發(fā)射機，可實現(xiàn)射頻信號的傳輸、轉(zhuǎn)換和處理功能，是移動終端通信的核心組件。

其中天線主要負責射頻信號和電磁信號之間的相互轉(zhuǎn)換，射頻芯片主要負責射頻信號和基帶信號之間的相互轉(zhuǎn)換(即高頻率電磁波信號與二進制信號的相互轉(zhuǎn)換)，射頻前端負責將接收和發(fā)射的射頻信號進行放大和濾波。

射頻前端芯片包括射頻開關(guān)(Switch)、射頻低噪聲放大器(LNA)、射頻功率放大器(PA)、雙工器(Duplexer)、射頻濾波器(Filter)等芯片。

這些器件可并不是各做各的任務(wù)，而是彼此協(xié)調(diào)聯(lián)動。射頻PA是發(fā)射系統(tǒng)中的主要部分，其重要性不言而喻。射頻PA可以將微弱信號放大為功率較高的信號，其性能直接決定信號的強弱、穩(wěn)定性等重要因素，直接影響終端的用戶體驗。隨著5G的商用，射頻芯片的重要性也隨之提升?？梢哉f，5G時代給了射頻行業(yè)一方更廣闊的舞臺。從當前的競爭格局來看，目前PA市場主要由國外廠商主導(dǎo)，市場份額集中在Skyworks、Qorvo和博通等國際廠商;中國射頻PA芯片廠商依然處于起步階段，市場話語權(quán)有限。不過，在這條充滿挑戰(zhàn)與機遇的細分賽道上，已涌現(xiàn)出數(shù)家標桿企業(yè)。國內(nèi)射頻PA有手機、基站、WiFi 、NB-IoT四大市場,手機為其國內(nèi)最大終端應(yīng)用市場。據(jù) YoleDevelopment 數(shù)據(jù)，手機約占國內(nèi) PA 模組下游市場的 65%，其次為 WiFi占比 20%，基站市場約占 10%。

得益于5G換機周期和5G手機內(nèi)PA所需量增加。據(jù)悉，一臺4G手機所需的射頻PA芯片為5-7顆，而5G時代將達到16顆之多，且單顆芯片價值比4G芯片更高，市場需求暴漲一倍有余。

根據(jù)市場調(diào)查機構(gòu) Counterpoint Research 公布的最新報告，預(yù)估 2024 年上半年全球每售出 3 臺智能手機，就有 2 臺具備 5G 功能，滲透率為 66.7%。該機構(gòu)表示自 2019 年首款支持 5G 的智能手機問世以來，OEM 廠商正加速推廣和普及 5G 技術(shù);在 2023 年，支持 5G 的智能手機出貨量超過 20 億部。國產(chǎn)手機射頻PA分為：2G PA、3G PA、4G PA、5G PA。從手機PA的競爭格局來看，在這一賽道里，國際廠商基本已經(jīng)放棄了2G PA市場，并且國內(nèi)本土的2G PA在各方面性能都不輸國外產(chǎn)品，成本更低、優(yōu)勢更大。而本土的3G PA整體性能已媲美國外產(chǎn)品，具有成本優(yōu)勢;國產(chǎn)4G PA也已經(jīng)做出一些成績，在高功率5G PA方面，國產(chǎn)廠商與國際廠商還存在一些差距。近日，工信部公布了2024年上半年通信行業(yè)的經(jīng)濟運行情況，披露了5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的持續(xù)進展情況。

截至6月末，中國移動電話基站總數(shù)已經(jīng)達到了1188萬個，較去年末增加了26.5萬個;5G基站的數(shù)量達到了391.7萬個，自去年末以來凈增了54萬個，占到了移動基站總數(shù)的33%。這一占比相較于一季度提高了2.4個百分點。從市場規(guī)模來看，相較于4G，5G基站用到的PA數(shù)加倍增長。4G基站采用4T4R方案，按照三個扇區(qū)，對應(yīng)的射頻PA需求量為12個，5G基站中64T64R成為主流方案，對應(yīng)的PA需求量高達192個。

5G基站射頻PA市場規(guī)模遠遠大于4G，有望迎來量價齊升。5G基站PA主要有三種：基于硅的橫向擴散金屬氧化物半導(dǎo)體(Si LDMOS)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN)，分別代表第一、二、三代半導(dǎo)體材料。其中LDMOS與GaN功率放大器適用于宏基站，GaAs功率放大器適用于小基站。LDMOS功率放大器僅在3.5GHz頻率范圍內(nèi)有效，而GaN功率放大器則能有效滿足5G的高功率、高通信頻段和高效率等要求。LDMOS是一種成熟且價格低廉的技術(shù)，在4G基站市場上率先領(lǐng)先。LDMOS 適用于較低頻段，一些移動運營商正在為 5G 部署低頻段和高頻段。

LDMOS功率放大器市場主要由Freescale、NXP、Infineon壟斷。GaAs PA的主要廠家有Skyworks、Qorvo、Broadcom、日本村田;GaN PA的主要國外廠家有住友電工、Cree、Qorvo 和 MACOM，其中住友電工與Cree是行業(yè)龍頭，市場占有率均超過30%。

國產(chǎn)基站PA廠商有至晟微、安其威微、芯百特、明夷科技等。相比國外主流廠商，國產(chǎn)廠商大都成立時間短且規(guī)模小，因此在技術(shù)/產(chǎn)品成熟度、解決方案以及市場推廣能力、穩(wěn)定供貨等多方面存在諸多短板。